(57)【要約】【課題】  モータに流れる電流に基づいてロータの回転位置を推定する方式のインバータを制御する際に、始動負荷が比較的大きい場合でも、始動可能とするインバータ制御装置を提供する。【解決手段】  インバータ制御装置は、モータに流れる電流を検出し、その電流値を位置推定部で演算処理してロータの回転位置θｍを推定し、推定した回転位置に基づいて、インバータ主回路に擬似正弦波電圧信号を出力させる多相ＰＭＷ信号を生成して出力する。そして、ＰＭＷ信号生成手段は、モータの始動開始時点から位置推定部における位置推定が不安定となる始動制御期間は搬送波周波数を比較的高く設定し（ステップＳ１〜Ｓ７）、位置推定部における位置推定が安定して継続可能となる定常制御状態に至ると搬送波周波数を比較的低く設定する（ステップＳ８）。【選択図】  図１
2005168196.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流値を演算処理することにより、ロータの回転位置を推定する位置推定手段と、
前記推定された回転位置に基づいて、前記モータを駆動するインバータ主回路に擬似正弦波電圧信号を出力させるための多相ＰＭＷ信号を生成して出力するＰＭＷ信号生成手段とを備え、
前記ＰＭＷ信号生成手段は、前記モータの始動開始時点から所定時間が経過するまでの始動制御期間におけるＰＷＭ信号の搬送波周波数を、前記期間経過後の定常制御状態における搬送波周波数よりも高く設定するように構成されていることを特徴とするインバータ制御装置。
【請求項２】
位置推定手段は、電流値をモータの電気的等価式に基づいて演算処理することでロータの回転位置を推定し、
ＰＭＷ信号生成手段は、推定された回転位置に基づいてベクトル制御を行うことを特徴とする請求項１記載のインバータ制御装置。
【請求項３】
始動制御期間は、モータの始動開始時点から位置推定手段における回転位置の推定が不安定となる期間であり、
定常制御状態は、モータの回転数が上昇することで位置推定手段における回転位置の推定が安定して継続可能となる状態であることを特徴とする請求項１又は２記載のインバータ制御装置。
【請求項４】
始動制御期間は、少なくとも、
モータを強制転流させる強制転流期間と、
位置推定手段により回転位置の推定を開始させる同期移行期間と、
ＰＭＷ信号生成手段において、推定された回転位置に基づく制御のクローズドループが形成される初期同期期間とからなり、
ＰＭＷ信号生成手段は、前記同期移行期間においてのみ、ＰＷＭ信号の搬送波周波数を定常制御状態よりも高く設定することを特徴とする請求項３記載のインバータ制御装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載のインバータ制御装置を備えて構成され、モータによってレシプロ型コンプレッサを駆動することを特徴とするコンプレッサの駆動制御装置。
【請求項６】
レシプロ型コンプレッサによって冷凍サイクルが構成され、請求項５記載のコンプレッサの駆動制御装置を備えてなることを特徴とする冷蔵庫。
【請求項７】
モータに流れる電流を検出し、
前記電流値を演算処理することにより、ロータの回転位置を推定し、
前記推定された回転位置に基づいて、前記モータを駆動するインバータ主回路に擬似正弦波電圧信号を出力させるための多相ＰＭＷ信号を生成して出力し、
前記モータの始動開始時点から所定時間が経過するまでの始動制御期間におけるＰＷＭ信号の搬送波周波数を、前記期間経過後の定常制御状態における搬送波周波数よりも高く設定することを特徴とするインバータ制御方法。
【請求項８】
電流値をモータの電気的等価式に基づいて演算処理することでロータの回転位置を推定し、その推定された回転位置に基づいてベクトル制御を行うことを特徴とする請求項７記載のインバータ制御方法。
【請求項９】
始動制御期間は、モータの始動開始時点から位置推定手段における回転位置の推定が不安定となる期間であり、
定常制御状態は、モータの回転数が上昇することで位置推定手段における回転位置の推定が安定して継続可能となる状態であることを特徴とする請求項７又は８記載のインバータ制御方法。
【請求項１０】
始動制御期間は、少なくとも、
モータを強制転流させる強制転流期間と、
回転位置の推定を開始させる同期移行期間と、
推定された回転位置に基づく制御のクローズドループを形成する初期同期期間とからなり、
前記同期移行期間においてのみＰＷＭ信号の搬送波周波数を定常制御状態よりも高く設定することを特徴とする請求項９記載のインバータ制御方法。
【請求項１１】
インバータを制御するプロセッサによって実行されるプログラムが記憶される記憶媒体であって、
モータに流れる電流を検出させ、
前記電流値を演算処理させることにより、ロータの回転位置を推定させ、
前記推定された回転位置に基づいて、前記モータを駆動するインバータ主回路に擬似正弦波電圧信号を出力させるための多相ＰＭＷ信号を生成して出力させ、
前記モータの始動開始時点から所定時間が経過するまでの始動制御期間におけるＰＷＭ信号の搬送波周波数を、前記期間経過後の定常制御状態における搬送波周波数よりも高く設定させることを特徴とするコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータに流れる電流を検出して演算処理することでロータの回転位置を推定し、推定された回転位置に基づいてインバータ主回路に擬似正弦波電圧信号を出力させるための多相ＰＭＷ信号を生成出力するインバータ制御装置及びインバータの制御方法、そのインバータ制御装置を備えてなるコンプレッサの駆動制御装置、また、そのコンプレッサの駆動制御装置を備えてなる冷蔵庫、並びにインバータを制御するコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、冷蔵庫やエアコンディショナなどに組み込まれる冷凍サイクルの冷却能力を可変にするため、冷凍サイクルを構成するコンプレッサのモータを、ＰＷＭ信号でスイッチング制御されるインバータ制御装置により駆動することが行われている。そして、特許文献１には、コンプレッサの負荷が変化することに伴って発生するトルク変動を打ち消すため、前記インバータ制御装置を、位置センサを用いることなくベクトル制御する、所謂センサレスベクトル制御する構成が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１８３０１７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
センサレスベクトル制御では、位置センサを用いる代わりにモータの相電流をインバータ主回路に配置したシャント抵抗などで検出し、検出した電流値をモータの電気的等価式により演算処理することで、ロータの回転位置を推定するようにしている。ところが、センサレスベクトル制御は、モータの回転が低速領域にあり検出される電流値が低い場合は制御精度が低下する。そのため、モータを始動する場合は一般に強制転流により始動させて、回転数がある程度上昇した時点でベクトル制御に切り替えることが行われている。
【０００４】
また、レシプロ型のコンプレッサが組み込まれた冷凍サイクルにおいては、冷却をある程度行った時点でサイクルを一旦停止させた場合、コンプレッサの冷媒吸込み圧は低く、吐出圧は高い状態に、即ち、（吐出圧）−（吸込み圧）の差圧が大きい状態にある。その状態からコンプレッサを再始動させようとすると、モータの始動負荷が大きく困難であるため、一定時間始動を待機させ、差圧が小さくなった時点で再始動を開始するという制御が必要となっている。そして、再始動を遅延させて待機するということは吐出側と吸込側との温度差を縮小することであるから、その時点までに進めた冷却がその間無駄になり、再始動時にまた無駄にした分を再度冷却することになる。従って、冷却の再開が遅れることに加えて、冷却に要するエネルギーを無駄にしているという問題があった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、その目的は、モータに流れる電流に基づいてロータの回転位置を推定する方式のインバータを制御する際に、始動負荷が比較的大きい場合でも、始動可能とするインバータ制御装置及びインバータの制御方法、そのインバータ制御装置を備えてなるコンプレッサの駆動制御装置、また、そのコンプレッサの駆動制御装置を備えてなる冷蔵庫、並びにインバータを制御するためのコンピュータプログラムが記憶された記憶媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、請求項１記載のインバータ制御装置は、
モータに流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流値を演算処理することにより、ロータの回転位置を推定する位置推定手段と、
前記推定された回転位置に基づいて、前記モータを駆動するインバータ主回路に擬似正弦波電圧信号を出力させるための多相ＰＭＷ信号を生成して出力するＰＭＷ信号生成手段とを備え、
前記ＰＭＷ信号生成手段は、
前記ＰＭＷ信号生成手段は、前記モータの始動開始時点から所定時間が経過するまでの始動制御期間におけるＰＷＭ信号の搬送波周波数を、前記期間経過後の定常制御状態における搬送波周波数よりも高く設定するように構成されていることを特徴とする。
【０００７】
一般に、モータを回転駆動するためにインバータ主回路に対して出力されるＰＷＭ信号の搬送波周波数は、要求される制御精度とインバータ主回路において発生するスイッチング損失とのトレードオフによって決定される。即ち、搬送波周波数を高く設定すれば、擬似正弦波電圧信号の波形をより正弦波に近似させることができ制御精度が向上する一方、スイッチング損失は上昇するからである。そして、従来の制御方式では、上記トレードオフを考慮して決定された一定の搬送波周波数でＰＷＭ制御を行っている。
【０００８】
しかし、本発明の発明者は、モータの低速回転領域においてＰＷＭ信号の搬送波周波数を比較的高く設定すると、より大きな出力トルクが得られることを実験的に確認した。従って、モータの始動開始時点から定常制御状態に至るまでの間となる始動制御期間における搬送波周波数が、以降の定常制御状態よりも高くなるよう設定することで、始動負荷が高い場合でもモータを容易に始動することが可能となった。そして、定常制御状態では搬送波周波数を低下させるので、スイッチング損失の上昇も極力抑制される。
【０００９】
請求項５記載のコンプレッサの駆動制御装置は、請求項１乃至４の何れかに記載のインバータ制御装置を備えて構成され、モータによってレシプロ型コンプレッサを駆動することを特徴とする。即ち、レシプロ型コンプレッサのように、吐出圧と吸込み圧との差が大きい状態からコンプレッサモータが再始動を行うケースが存在するものに本発明を適用すれば、極めて有効である。
【００１０】
請求項６記載の冷蔵庫は、レシプロ型コンプレッサによって冷凍サイクルが構成され、請求項５記載のコンプレッサの駆動制御装置を備えてなることを特徴とする。斯様に構成すれば、冷蔵庫の冷却制御において冷凍サイクルを断続する必要がある場合でも、冷凍サイクルの再始動を短時間に行うことができる。また、再始動時において冷却に要したエネルギーを極力無駄にすることがないので、省エネルギー化をより一層進めることが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ロータの回転位置を推定してＰＷＭ制御でモータを駆動する場合に、低速回転領域におけるモータの出力トルクをより大きく得ることができる。そして、コンプレッサの駆動制御装置に適用すれば、コンプレッサの差圧により始動負荷が高い状態にある場合でもモータを容易に始動することが可能となる。更に、冷蔵庫に適用することで、省エネルギー化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を冷蔵庫に組み込まれた冷凍サイクルを構成する、コンプレッサの駆動制御装置に適用した場合の一実施例について、図面を参照して説明する。図６は本実施例の冷凍サイクル５０の構成図である。この図に示すように、能力の変化が可能な往復式圧縮機（レシプロ型コンプレッサ）５１の下流側には凝縮器５２、減圧器５３、蒸発器５４が接続され、圧縮機５１に冷媒が循環する構造となっている。
【００１３】
図４は、インバータ装置を示す電気的構成図である。この図２において、インバータ装置（駆動制御装置）１は、目標トルク演算部２、目標電流演算部３、目標電圧演算部４、ｄｑ／αβ変換部５、ＰＷＭ信号生成部６、インバータ主回路７、モータ電流検出部８（電流検出手段に相当）、三相／二相変換部９、αβ／ｄｑ変換部１０および位置推定部１１（位置推定手段に相当）から構成されている。また、回転位置検出装置は、このうちのモータ電流検出部８、三相／二相変換部９、αβ／ｄｑ変換部１０および位置推定部１１から構成されている。
【００１４】
インバータ主回路７は、ＩＧＢＴなどのスイッチング素子を三相ブリッジ接続してなる電圧型インバータとして構成され、モータ電流検出部８は、ａ相、ｂ相、ｃ相の各モータ電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ（以下、単に電流と称す）を検出するホールＣＴにより構成されている。その他の構成部分は、ＤＳＰなどのプロセッサからなる制御手段によりソフトウェア処理されるようになっている。また、ＰＷＭ信号生成部６は、インバータ主回路７に対して擬似正弦波電圧信号が出力されるようにパルス幅が変化する３相のＰＷＭ信号を生成するもので、αβ／ＵＶＷの二相／三相変換部を含んでいる。
【００１５】
インバータ装置１により駆動されるモータ１２は、圧縮機２１を駆動するもので、回転子に４極の永久磁石を有する突極形モータである。モータ１２は圧縮機２１内に組み込まれており、高温の冷媒に晒される環境下に置かれている。このため、回転子の位置を検出するためのホールセンサ（位置検出器）を設置することができず、インバータ装置１は所謂センサレス駆動を行うようになっている。
【００１６】
インバータ装置１は、界磁方向（d軸）の電流とそれに直交する方向（ｑ軸）の電流とを独立して制御するいわゆるベクトル制御を行うため、モータ１２の回転速度の制御を行う速度制御ループと、モータ１２の電流を制御する電流制御ループとを有して構成されている。尚、インバータ装置１のベクトル制御に関する基本的な動作の詳細については、特開２００３−２０９９８９に開示されているものと同様である。
【００１７】
また、特開２００３−２０９９８９に開示されている構成では、目標トルク演算部２及び目標電圧演算部４において、ＰＩＤ調節器１５及び１８，１９により比例・積分・微分演算を行なっているが、必要に応じて比例・積分のみを行うＰＩ調節器を用いても良い。
続いて、位置推定部１１の電気的構成について図５を参照しながら説明する。一般に、突極形モータ１２のｄｑ座標軸上の電圧・電流方程式（電気的等価式）は、次の（１）式、（２）式により示される。
【００１８】
【数１】
2005168196.tif 000003
モータモデル電流演算部２０は、（１）式の電圧・電流方程式をサンプル周期Ｔの離散値系で表した（３）式で示す等価モデル式を有しており、その等価モデル式に基づいて推定電流Ｉｄｍ、Ｉｑｍを算出する。この等価モデル式は、所定の温度におけるモータ定数を用いており、記憶手段例えばＥＥＰＲＯＭなどの半導体記憶素子に予め記憶されている。また、サンプル周期Ｔは上述したＰＷＭ信号の搬送波周期に等しく設定されている。
【００１９】
【数２】
2005168196.tif 000004
電流偏差演算部２１は、減算器２２、２３を用いてモータモデル電流演算部２０から出力される推定電流Ｉｄｍ(n) 、Ｉｑｍ(n) より、夫々αβ／ｄｑ変換部１０によって出力される電流Ｉｄ(n) 、Ｉｑ(n) を減算することで、電流偏差ΔＩｄｍ(n) 、ΔＩｑｍ(n) を算出する。
【００２０】
ここで、ｄ−ｑ軸座標系に対する推定軸の角度誤差が小さい場合、電流偏差ΔＩｄｍ(n) は近似的に角度誤差に比例し、電流偏差ΔＩｑｍ(n) は近似的に推定速度起電力ｅｍの誤差に比例する。そこで、電流偏差ΔＩｄｍ(n) を０に収束させるように、推定回転速度ωｍをフィードバック制御により補正しながら求める。
ｑ軸の積分調節器２４は、電流偏差ΔＩｑｍ(n) を０に収束させることにより、上記（２）式で用いられる推定速度起電力ｅｍ(n) を算出する。ここで算出された推定速度起電力ｅｍ(n) は、除算器２５において速度起電力定数ＫＥで除算される。一方、ｄ軸の比例調節器２６、積分調節器２７および加算器２８、２９は、電流偏差ΔＩｄｍ(n) を０に収束させることにより推定回転速度ωｍ(n) を算出する。そして、積分器３０は、推定回転速度ωｍ(n) を積分し、回転子の推定回転位置θｍ(n) を求める。尚、これらの回転位置推定処理についても、特開２００３−２０９９８９に詳細に開示されている。
【００２１】
また、以上において、インバータ装置１よりインバータ主回路７を除いたものがインバータ制御装置３０を構成し、インバータ制御装置３０より電流検出部８及び位置推定部１１を除いたものが、ＰＷＭ信号生成手段３１を構成している。
尚、これらの制御機能は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）或いはＲＩＳＣ（Reduced Instruction Set Computer）アーキテクチャのマイクロコンピュータなどのソフトウエア（プログラム）によって実現されるが、請求項１１における「プロセッサ」とは、ＤＳＰやマイクロコンピュータ（或いはＣＰＵ）などを包括する概念である。そして、そのソフトウエアは、ＲＯＭなどの記憶媒体に記憶されているが、必要に応じてフロッピー（登録商標）ディスクやメモリーカードなどの記憶媒体に記憶させ、その記憶内容を書き換え可能なＥＥＰＲＯＭなどに書き込むことで他の複数のインバータ制御装置３０に供給することも可能である。
【００２２】
次に、本実施例の作用について図１乃至図３，図７及び図８をも参照して説明する。図１は、モータ１２の始動時制御処理内容を示すフローチャートであり、図２は、その制御処理における各値の変化を示すタイミングチャートである。インバータ装置１は、先ず、目標電圧演算部４、ｄｑ／αβ変換部５、ＰＷＭ信号生成部６、インバータ主回路７、モータ電流検出部８、三相／二相変換部９、αβ／ｄｑ変換部１０および位置推定部１１の実行ループの周波数を８ｋＨｚに設定する（ステップＳ１）。これは、ＰＷＭ信号生成部６が搬送波周波数を８ｋＨｚに設定することに等しい。尚、搬送波周波数８ｋＨｚは、一般的なインバータ制御における搬送波周波数は３ｋＨｚ〜６ｋＨｚであるから、それらに比較して高めの設定となっている。
【００２３】
また、目標電圧演算部４に入力される電流指令値Ｉdrefを一定に上昇させると共に、電流指令値Ｉqrefを「０」にする。更に、位置推定部１１より出力される位置情報θｍを固定値に設定する（ステップＳ１）。これにより、モータ１２には直流励磁が作用することになり、ロータは任意の位置に固定される（図２（１）参照，直流励磁期間）。
その状態で３秒が経過するまで待機した後（ステップＳ２，「ＹＥＳ」）、電流指令値Ｉdrefを一定値に固定すると共に、位置情報θｍを一定周波数で変化させる（ステップＳ３）。すると、モータ１２は強制転流されてロータの加速が開始される。即ち、前述したように、モータの電気的等価式に基づく演算によりロータの回転位置を推定する方式においては、低速回転領域では電気的な誤差要因に対して速度起電力が小さく正確な推定が困難であることから、強制転流によって位置推定が正確に可能となる速度までロータを加速する（図２（２）参照，強制転流期間）。
【００２４】
その状態で０．２秒が経過するまで待機した後（ステップＳ４，「ＹＥＳ」）、位置推定部１１における演算結果によって出力される位置情報θｍを、ｄｑ／αβ変換部５、αβ／ｄｑ変換部１０に入力許可すると共に、ロータの加速度合いに応じた変化率で、電流指令値Ｉdrefを一定に下降させると共に電流指令値Ｉqrefを一定に上昇させる（ステップＳ５）。この段階において、モータ１２の出力トルクが電流指令値Ｉqrefによって制御された、同期制御のクローズドループが形成される（図２（３）参照，同期移行期間）。
【００２５】
そして、電流指令値Ｉdrefが「０」になり、電流指令値Ｉqrefが一定値に達するとその状態を維持し（ステップＳ６）、そのまま所定時間が経過するまで待機する（ステップＳ７，「ＹＥＳ」，図２（４）参照），初期同期期間）。それから、位置推定部１１によって出力される角速度情報ωｍを目標トルク演算部２に入力許可し、目標電流演算部３をイネーブルにすると共に制御周波数を３ｋＨｚに低下させる（ステップＳ８）。この時点から、回転位置の推定が安定して継続可能となる定常制御状態に移行する（図２（５）参照）。尚、図２に示す（１）〜（４）の期間（所定時間）が、始動制御期間に相当する。
【００２６】
ここで、図７は、圧縮機５１の構成をモデル的に示したものである。即ち、往復式の圧縮機５１においては、モータ１２の回転駆動力によってシリンダ４１内部のピストン４２を往復移動させる。シリンダ４１の上端側には、吸込み管４３と吐出管４４とが接続されており、夫々の境界には、吸込み弁４５，吐出弁４６が配置されている。吸込み弁４５は、ピストン４２が下方に移動した場合に、吸込み管４３内の膨張した冷媒をシリンダ４１内に吸込む方向にだけ開く。一方、吐出弁４６は、ピストン４２が上方に移動し、シリンダ４１内に吸込んだ冷媒を圧縮し、吐出管４４側に吐き出す方向にだけ開くようになっている。
【００２７】
この場合、ピストン４２の往復運動を、モータ１２の回転位相（０〜２π）で表して横軸にとり、縦軸にモータ１２の負荷をとって示す図８のようになる。この図８から明らかなように、ピストン４２が上方に移動して冷媒を圧縮する過程において、モータ１２の負荷は次第に上昇する。そして、シリンダ４１内の圧力と、吐出弁４６を介した吐出管４４内の冷媒の圧力とが次第に近付き前者が後者を越えると吐出弁４６が開き、シリンダ４１内の圧縮された冷媒は、吐出管４４側に吐き出される。従って、吐出弁４６が開いた瞬間に、モータ１２の負荷は急激に低下する。この負荷の最大−最小の差ΔＰが、圧縮機５１の差圧である。
【００２８】
そして、冷蔵庫の冷凍サイクル５０においては、常温から冷却が開始された時点では差圧は小さく、庫内の冷却が進むと差圧は次第に大きくなる。従って、庫内が十分に冷却された状態から、冷却温度調節のため冷凍サイクル５０の動作、即ち圧縮機５１の動作を一旦停止させ、比較的短時間が経過した後再始動しようとすると、差圧が非常に大きい状態からモータ１２を始動させることになる。
【００２９】
また、上述したように、電気的等価式に基づく演算によりロータの回転位置を推定する方式では、低速回転領域においては正確な推定が困難であり、推定が不安定になるという事情がある。そこで、従来は、モータの始動が可能となるレベルに吸込み−吐出間の差圧が低下するまで再始動を待機するようにしている。しかしながら、「差圧が低下するのを待つ」、ということは、その間、一旦冷却が進んだ庫内の温度が上昇するのを待つことに等しく、再始動時には、温度が上昇した分を加えて再冷却することになる。つまり、結果として、冷却に要したエネルギーを無駄にしていることになる。
【００３０】
そして、本発明の発明者は、上記実施例にて説明したように、始動制御期間におけるＰＷＭ搬送波周波数を、定常制御状態における周波数よりも高く設定することで、モータ１２の低速回転領域における出力トルクがより大きく得られることを実験的に確認した。図３は、４００Ｌクラスの冷蔵庫に本発明を適用して試験した結果を示す。年間消費電力量は、約２６０ｋＷｈである。そして、圧縮機の吸込み側、吐出側に夫々圧力センサを取り付け、始動制御期間におけるＰＷＭ搬送波の周波数を変化させた場合に、再始動可能な差圧を測定した。
【００３１】
図３に示すように、周波数が定常制御状態と同じ３ｋＨｚである場合、始動可能な差圧は０．２Ｍｐａであるが、周波数を５．５ｋＨｚ，８ｋＨｚに上昇させると、始動可能な差圧は０．３Ｍｐａ，０．４Ｍｐａと次第に高くなっている。即ち、差圧に抗するための出力トルクがより大きく得られている。そして、周波数８ｋＨｚの場合、冷蔵庫の省エネ効果は＋２．０％となった。
【００３２】
以上のように本実施例によれば、インバータ制御装置３０は、モータ１２に流れる電流を検出し、その電流値を位置推定部１１においてベクトル制御により演算処理することでロータの回転位置θｍを推定し、推定した回転位置に基づいて、モータ１２を駆動するインバータ主回路７に擬似正弦波電圧信号を出力させる多相ＰＭＷ信号を生成して出力する。そして、ＰＭＷ信号生成手段５１は、モータ１２の始動開始時点から位置推定部１１における回転位置推定が不安定となる始動制御期間はＰＷＭ信号の搬送波周波数を８ｋＨｚに設定し、始動制御期間が経過し、モータ１２の回転数が上昇し、位置推定部１１における回転位置推定が安定して継続可能となる定常制御状態に至ると、搬送波周波数を３ｋＨｚに設定するようにした。
従って、始動負荷が高く、位置推定が不安定な始動制御期間において、モータ１２の出力トルクを従来よりも向上させることができ、モータ１２を容易に始動することが可能となった。そして、定常制御状態では搬送波周波数を低下させるので、スイッチング損失の上昇も極力抑制することができる。
【００３３】
そして、インバータ装置１は、モータ１２によって往復式の圧縮機５１を駆動するようにしたので、圧縮機５１において吐出圧と吸込み圧との差が大きい状態からモータ１２が再始動を行う場合に極めて有効である。更に、圧縮機５１によって冷蔵庫の冷凍サイクル５０を構成したので、冷蔵庫の冷却制御において冷凍サイクル５０を断続する必要がある場合でも、冷凍サイクル５０の再始動を短時間に行うことができる。また、再始動時において冷却に要したエネルギーを極力無駄にすることがないので、省エネルギー化を一層進めることが可能となる。
【００３４】
本発明は上記し且つ図面に記載した実施例にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
始動制御期間における搬送波周波数は８ｋＨｚに限ることなく、個別の設計に応じて始動時に必要な出力トルクが得られるよう、定常制御状態よりも高い周波数に適宜設定すれば良い。
【００３５】
上記実施例において、始動制御期間は、少なくとも、モータ１２を強制転流させる強制転流期間と、位置推定部１１により回転位置推定を開始させる同期移行期間と、ＰＭＷ信号生成手段５１において、推定された回転位置に基づく制御のクローズドループが形成される初期同期期間とからなっている。本発明の発明者によれば、ＰＷＭ信号の搬送波周波数を定常制御状態よりも高く設定する場合、同期移行期間だけそのように設定を行っても同様の効果が得られることが実験的に確認された。この場合、インバータ主回路７におけるスイッチング損失を更に低減することができる。
【００３６】
始動制御期間において、直流励磁期間は、必要に応じて設ければ良い。また、異なる制御方式に応じて不要となる期間があれば削除しても良い。
また、ＰＷＭ信号の搬送波周波数をより高く設定する始動制御期間は、個別の制御系に応じて、モータの始動開始からの所定時間を適宜設定して定めれば良い。
ＣＴに替えて、インバータ主回路７の下アーム側に配置されるシャント抵抗によって電流を検出しても良い。
【００３７】
また、電流は必ずしも３相全てを検出する必要はなく、少なくとも２相について検出し残りの１相を演算によって求めても良い。
ベクトル制御に限ることなく、検出したモータの電流に基づき演算処理によってロータの回転位置を推定し、ＰＷＭ信号を生成してインバータ主回路のスイッチング制御を行うものであれば適用が可能である。
【００３８】
冷蔵庫に限ることなく、例えばエアコンディショナなどに適用しても良い。
また、レシプロ型のコンプレッサに限ることなく、モータの始動負荷が比較的大きくなるような構成のものに適用すれば有効である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明を、冷蔵庫に組み込まれた冷凍サイクルを構成する、コンプレッサの駆動制御装置に適用した場合の一実施例であり、モータの始動時制御処理内容を示すフローチャート
【図２】図１の制御処理に伴う各値の変化を示すタイミングチャート
【図３】始動制御期間におけるＰＷＭ搬送波の周波数を変化させた場合に、再始動可能な差圧の測定結果を示す図
【図４】インバータ装置の電気的構成を示す機能ブロック図
【図５】位置推定部の電気的構成を示す機能ブロック図
【図６】冷凍サイクルの構成図
【図７】往復式圧縮機の構成をモデル的に示す図
【図８】圧縮機のピストン位置（位相）とモータの負荷との関係を示す図
【符号の説明】
【００４０】
図面中、１はインバータ装置（駆動制御装置）、７はインバータ主回路、８はモータ電流検出部（電流検出手段）、１２はモータ、１１は位置推定部（位置推定手段）、３０はインバータ制御装置、３１はＰＷＭ信号生成手段、５１は往復式圧縮機（レシプロ型コンプレッサ）を示す。
【図１】
2005168196.tif 000005
【図２】
2005168196.tif 000006
【図３】
2005168196.tif 000007
【図４】
2005168196.tif 000008
【図５】
2005168196.tif 000009
【図６】
2005168196.tif 000010
【図７】
2005168196.tif 000011
【図８】
2005168196.tif 000012